مواد مرکب لایه‌ای - تعاريف گروه مواد مرکب لایه‌ای | Definitions of Laminated Composites

مواد مرکب لایه‌ای

پیشرفت تکنولوژی تولید از یک طرف و کاهش حجم چوبهای قطور از طرف دیگر سبب شده است که بر تولید مواد مرکب لایه‌ای متنوع تاکید زیادی شود.

بطور کلی ماده مرکب لایه‌ای تشکیل شده است از چند لایه چوبی به تعداد فرد که پس از آغشتگی با چسب به صورت لایه‌هایی برروی همدیگر قرار گرفته و تحت تاثیر فشار زیاد و حرارت به هم چسبانده می‌شوند.

تخته چند لایه به علت مزایای ویژه‌ای که در مقایسه با چوب ماسیو و یا بطور کلی چوب تبدیل نشده دارد، دارای کاربردهای متنوعی گردیده است.

مزایای تخته چندلایه نسبت به چوب تبدیل نشده عبارتند از:

- تخفیف پدیده هم‌کشیدگی و واکشیدگی (بازی چوب) و افزایش پایداری مکانیکی بخصوص در حالتی که نیرو بصورت عمود بر الیاف وارد می‌شود.

- کاهش رطوبت‌پذیری که به سبب وجود غشاء نازک چسب پلیمریزه شده بین لایه‌ها حاصل می‌گردد.

- امکان دسترسی به سطوح وسیع چوبی که در غیر این صورت علاوه بر تبدیل مقدار زیادی توده چوب متحمل کار و انرژی زیادی می‌باشد.

- امکان اصلاح خواص چوب و افزایش دوام و بهبود کیفیت که توسط افزودن مواد مختلف به چسب مصرفی میسر می‌گردد؛ مانند ضد آتش کردن، عایق رطوبت کردن، افزایش دوام چوب در برابر عوامل مخرب بیولوژیکی و شیمیایی و غیره.

انواع مواد مرکب لایه‌ای را می‌توان به شرح ذیل برشمرد:

1- با لایه‌های موازی (بر مبنای جهت الیاف)

خواص مکانیکی محصول لایه‌ای مانند انواع تیر و ستون لایه‌ای که در آنها لایه‌ها با هم بصورت موازی قرار می‌گیرند شبیه خواص چوب ماسیو است چون در آنها محور طولی یا جهت الیاف لایه‌ها با محور طولی محصول لایه‌ای تولید شده موازی می‌باشد.

مواد مرکب لایه‌ای با لایه‌های موازی به دو صورت تولید می‌گردند:

- چوب لایه‌ای با لایه‌های نسبتاً ضخیم

- چوب لایه‌ای با لایه‌های به ضخامت روکش

2- با لایه‌های متقاطع ( برمبنای جهت الیاف)

در مواردی لایه‌ها برحسب جهت شعاعی یا مماسی ردیف میگردند. برای ساخت تیرهای طویل لازم است که از تخته با لایه‌های متقاطع استفاده شود و ضمناً لایه‌ها در انتهای یکدیگر اتصال داشته باشند. برای این مورد معمولاً از اتصال ساده سربه‌سر، انگشتی و مورب استفاده می‌شود.

به طور کلی مواد مرکب بالایه‌های متقاطع به دو شکل تولید می‌شوند:

- تخته چند لایه

چند لایه اصول کار بر این است که لایه‌های تشکیل دهنده یک درمیان به صورت موازی با هم بوده و در نتیجه لایه‌های روی هم متقاطع و عمود بر هم می‌باشند.

- تخته خرده چوب روکش شده (با جهت معین)

در تهیه خرده چوب روشک شده سعی می‌گردد جهت الیاف روکش متقاطع باسمت قرار گرفتن خرده چوبهای به کار رفته در لایه تخته خرده چوب باشد.

3- چوب مسلح

تکنولوژی تولید این فرآورده یعنی مواد مرکب مسلح چوب در مرحله توسعه است ولی در کشورهای صنعتی از مصرف چوبهای لایه‌ای مسلح به میله‌های فلزی چند سالی می‌گذرد. در ایالات متحده آمریکا اعضای لایه‌ای ساختمانی را با پیچ به صورت مسلح می‌سازند تا کششهای شعاعی احتمالی موجب شکست عضو نگردد.

به‌طورکلی مواد مرکب مسلح چوبی مواد مرکبی هستند که به طرق مختلف با کلافها یا پیچهای فلزی تقویت می‌شوند.

4- پانلهای ساندویچی

 پانل‌های ساندویچی گروه ویژه‌ای از فرآورده‌های لایه‌ای هستند که اغلب سه‌لایه و لایه مغزی آنها دارای ضخامت بیشتری است اما سختی و صلبیت کمتری نسبت به لایه پشت و رو دارند. مواد مغزی معمولاً از لانه زنبوری، کارتن کرکره‌ای و ماده‌ای مثل پلی‌اورتان است.

مغزی در پانلهای ساندویچی نقش چندانی در محاسبه ممان اینرسی تبدیل و Q ندارد چون استحکام آن کم است و جای آن نیز موثر نیست.

در بسیاری از موارد مصرف از اثر مغزی صرف‌نظر می‌گردد و از نقطه‌نظر تحلیلی، این عمل تفاوتی اولیه را بین فراورده‌های لایه‌ای و پنل‌های ساندویچی ایجاد می‌کند.

5- مواد لایه‌ای با اتصالات مکانیکی بین لایه‌ها

فرآورده‌های لایه‌ای که در آنها اتصال بین لایه‌ها با اتصال‌دهنده‌های مکانیکی تامین می‌شود با سایر فرآورده‌های لایه‌ای فقط در همین نوع اتصال تفاوت دارند.

در این فرآورده‌ها لغزش بین لایه‌ها عاملی است که تحلیل‌های طراحی را مشکل می‌سازد. مهمترین مصنوعات این نوع فرآورده تیر و ستونهایی هستند که با پیچ و میخ ساخته می‌شوند.